JP2634831B2 - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
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- JP2634831B2 JP2634831B2 JP62330290A JP33029087A JP2634831B2 JP 2634831 B2 JP2634831 B2 JP 2634831B2 JP 62330290 A JP62330290 A JP 62330290A JP 33029087 A JP33029087 A JP 33029087A JP 2634831 B2 JP2634831 B2 JP 2634831B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超音波顕微鏡に関する。
従来の超音波顕微鏡として、第11図に示すようなもの
がある。この超音波顕微鏡において、高周波送信部１で
発生した超高周波バースト波はサーキュレータ２を介し
て影響レンズ３の圧電トランジューサ４に印加され、こ
こで超音波に変換されて音響レンズ３内に平面波が放射
される。この平面波は、音響レンズ３からそのレンズ部
3aおよび水５を経て試料６に微小スポットに集束されて
入射し、ここで反射、透過、散乱、吸収等の影響を受け
て再び音響レンズ３に戻り、圧電トランジューサ４で超
音波から電気信号に変換されてサーキュレータ２を介し
て高周波増幅部７に供給され、増幅される。この高周波
増幅部７の出力はゲート部８に供給され、ここで制御部
９からのゲートパルスにより不用な反射波が除去され、
試料６の反射波のみが取り出される。このゲート部８を
通過した試料反射波は、検波部10に供給され、ここで超
高周波のバースト波から包絡線検波されて反射強度が検
出される。この反射波強度はビデオ処理部11で信号処理
された後画像メモリ部12に記録される。
がある。この超音波顕微鏡において、高周波送信部１で
発生した超高周波バースト波はサーキュレータ２を介し
て影響レンズ３の圧電トランジューサ４に印加され、こ
こで超音波に変換されて音響レンズ３内に平面波が放射
される。この平面波は、音響レンズ３からそのレンズ部
3aおよび水５を経て試料６に微小スポットに集束されて
入射し、ここで反射、透過、散乱、吸収等の影響を受け
て再び音響レンズ３に戻り、圧電トランジューサ４で超
音波から電気信号に変換されてサーキュレータ２を介し
て高周波増幅部７に供給され、増幅される。この高周波
増幅部７の出力はゲート部８に供給され、ここで制御部
９からのゲートパルスにより不用な反射波が除去され、
試料６の反射波のみが取り出される。このゲート部８を
通過した試料反射波は、検波部10に供給され、ここで超
高周波のバースト波から包絡線検波されて反射強度が検
出される。この反射波強度はビデオ処理部11で信号処理
された後画像メモリ部12に記録される。
この超音波顕微鏡においては、音響レンズ３および試
料６を走査部13により水平面内で互いに直交するＸおよ
びＹ方向に相対的に移動して試料６を超音波により二次
元走査し、その各々の情報を同様に処理して画像メモリ
部12に記録することにより、その映像信号をTVモニタ14
にて画像として観察することができる。また、試料６の
XY走査を止め、走査部13により音響レンズ３と試料６と
の距離が変化するように、これらの相対的にＺ方向に移
動して走査すれば、周知のV(z)曲線を得ることができ
る。
料６を走査部13により水平面内で互いに直交するＸおよ
びＹ方向に相対的に移動して試料６を超音波により二次
元走査し、その各々の情報を同様に処理して画像メモリ
部12に記録することにより、その映像信号をTVモニタ14
にて画像として観察することができる。また、試料６の
XY走査を止め、走査部13により音響レンズ３と試料６と
の距離が変化するように、これらの相対的にＺ方向に移
動して走査すれば、周知のV(z)曲線を得ることができ
る。
しかしながら、上述した従来の超音波顕微鏡において
は、試料６からの反射信号をまとめて検出してピーク検
波や積分形検波等を行うことによりその強度を検出する
ようにしているため、試料６の漏洩表面波の影響による
V(z)特性を正しく検出することができず、したがってコ
ントラストの高い画像が得られないという問題がある。
は、試料６からの反射信号をまとめて検出してピーク検
波や積分形検波等を行うことによりその強度を検出する
ようにしているため、試料６の漏洩表面波の影響による
V(z)特性を正しく検出することができず、したがってコ
ントラストの高い画像が得られないという問題がある。
ここで、試料６の漏洩表面波の影響によるV(z)特性の
メカニズムについて説明する。
メカニズムについて説明する。
第12図に示すように、試料６と音響レンズ３とを近づ
けると、レンズ部3aの周辺から出射した波のうちレイリ
角θＲ近傍の波は、試料表面6aで漏洩表面波となり、こ
れが表面6aを伝搬して再び音響レンズ３に戻る。この音
響レンズ３に戻る表面波V1は、音響レンズ３の中心付近
から出て、試料表面6aで反射して戻ってきた直接反射波
V2と干渉し、これにより反射波強度が変化して第13図に
示すようなV(z)曲線が得られる。
けると、レンズ部3aの周辺から出射した波のうちレイリ
角θＲ近傍の波は、試料表面6aで漏洩表面波となり、こ
れが表面6aを伝搬して再び音響レンズ３に戻る。この音
響レンズ３に戻る表面波V1は、音響レンズ３の中心付近
から出て、試料表面6aで反射して戻ってきた直接反射波
V2と干渉し、これにより反射波強度が変化して第13図に
示すようなV(z)曲線が得られる。
これを時間的に解析すると、伝搬路長の短い第14図Ａ
に示す直接反射波V2は、水の伝搬路長と試料表面伝搬路
長とを有する第14図Ｂに示す表面波V1に比べて速く音響
レンズ３に達するため、第14図Ｃ〜Ｅに示すように同一
バースト波長で干渉しない部分と干渉する部分とが表わ
れ、それらの包絡線はそれぞれ第14図Ｆ〜Ｈのようにな
る。これらをそれぞれ従来のようにピーク検波すると、
それらの検波波形は第14図Ｉ〜Ｋに示すようになり、こ
れら検波波形からは第14図Ｆに示す波形と同図Ｈに示す
波形との差、すなわち干渉したときの最小強度が検出で
きなくなり、本来のV(Z)特性が得られないということに
なる。したがって、このようなV(z)特性に基づいて試料
６を水平面内でXY走査してもコントラストの高い画像が
得られないことになる。
に示す直接反射波V2は、水の伝搬路長と試料表面伝搬路
長とを有する第14図Ｂに示す表面波V1に比べて速く音響
レンズ３に達するため、第14図Ｃ〜Ｅに示すように同一
バースト波長で干渉しない部分と干渉する部分とが表わ
れ、それらの包絡線はそれぞれ第14図Ｆ〜Ｈのようにな
る。これらをそれぞれ従来のようにピーク検波すると、
それらの検波波形は第14図Ｉ〜Ｋに示すようになり、こ
れら検波波形からは第14図Ｆに示す波形と同図Ｈに示す
波形との差、すなわち干渉したときの最小強度が検出で
きなくなり、本来のV(Z)特性が得られないということに
なる。したがって、このようなV(z)特性に基づいて試料
６を水平面内でXY走査してもコントラストの高い画像が
得られないことになる。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなさ
れたもので、正確なV(z)特性を得ることができ、したが
ってこれに基づいてコントラストの高い画像が得られる
よう適切に構成した超音波顕微鏡を提供することを目的
とする。
れたもので、正確なV(z)特性を得ることができ、したが
ってこれに基づいてコントラストの高い画像が得られる
よう適切に構成した超音波顕微鏡を提供することを目的
とする。
上記目的を達成するため、この発明は、超音波収束手
段と試料との間の距離を変化させながら、超高周波バー
スト波発生手段からのバースト波を超音波に変換して試
料に収束して投射し、その試料での超音波の反射波を電
気信号に変換して得られる試料反射信号に基づいてV(z)
特性を得るようにした超音波顕微鏡において、 前記試料からの反射波のうち、試料表面からの直接反
射波と試料表面の漏洩表面波による波との干渉波部分の
みを検出するように、前記試料反射信号の先頭部に同期
したタイミングで、該試料反射信号の一部分を抽出する
信号抽出手段を設けたことを特徴とするものである。
段と試料との間の距離を変化させながら、超高周波バー
スト波発生手段からのバースト波を超音波に変換して試
料に収束して投射し、その試料での超音波の反射波を電
気信号に変換して得られる試料反射信号に基づいてV(z)
特性を得るようにした超音波顕微鏡において、 前記試料からの反射波のうち、試料表面からの直接反
射波と試料表面の漏洩表面波による波との干渉波部分の
みを検出するように、前記試料反射信号の先頭部に同期
したタイミングで、該試料反射信号の一部分を抽出する
信号抽出手段を設けたことを特徴とするものである。
第１図はこの発明の第１実施例を示すものである。こ
の実施例では、第11図に示す回路構成においてサーキュ
レータ２の出力を高周波増幅部15にも供給し、この高周
波増幅部15の出力を遅延線16を介してゲート部17供給す
る。したがって、このゲート部17に供給される信号は、
遅延線16により遅延されている以外は高周波増幅部７か
らゲート部８に供給される信号と同様で、第２図Ａに示
すように送信漏れ信号イ、音響レンズ３内での第１反射
波ロ、試料反射波ハ、音響レンズ３内での第２反射波ニ
等を含むものとなる。
の実施例では、第11図に示す回路構成においてサーキュ
レータ２の出力を高周波増幅部15にも供給し、この高周
波増幅部15の出力を遅延線16を介してゲート部17供給す
る。したがって、このゲート部17に供給される信号は、
遅延線16により遅延されている以外は高周波増幅部７か
らゲート部８に供給される信号と同様で、第２図Ａに示
すように送信漏れ信号イ、音響レンズ３内での第１反射
波ロ、試料反射波ハ、音響レンズ３内での第２反射波ニ
等を含むものとなる。
また、ゲート部８において制御部９からの第２図Ｂに
示すゲートコントロールパルスによって抽出された第２
図Ｃに示す試料反射波は、検波部10において検波して第
２図Ｄに示すような検波出力を得、この検波出力をトリ
ガ検出部18に供給して検波出力の例えば立ち上がりをと
らえて第２図Ｅに示すようなトリガ検出出力を得、これ
をゲートパルスコントロール部19に供給する。ゲートパ
ルスコントロール部19においては、トリガ検出出力に基
づいて第２図Ｆに示すようにトリガから時間td遅れたパ
ルス幅twのゲートパルス信号を生成し、これをゲート部
17に供給して第２図Ｇに示すように遅延線16の出力のう
ち試料反射波の干渉部の信号を検波ドライブ部20に供給
するようにする。
示すゲートコントロールパルスによって抽出された第２
図Ｃに示す試料反射波は、検波部10において検波して第
２図Ｄに示すような検波出力を得、この検波出力をトリ
ガ検出部18に供給して検波出力の例えば立ち上がりをと
らえて第２図Ｅに示すようなトリガ検出出力を得、これ
をゲートパルスコントロール部19に供給する。ゲートパ
ルスコントロール部19においては、トリガ検出出力に基
づいて第２図Ｆに示すようにトリガから時間td遅れたパ
ルス幅twのゲートパルス信号を生成し、これをゲート部
17に供給して第２図Ｇに示すように遅延線16の出力のう
ち試料反射波の干渉部の信号を検波ドライブ部20に供給
するようにする。
ここで、第２図Ｆに示すゲートパルス信号における遅
延時間tdは、ゲートパルスが遅延線16の出力に対してそ
の試料反射波の干渉部に位置する時間で、上述した直接
反射波V2が音響レンズ部に達する時間t2と漏洩表面波の
波V1が音響レンズ部に達する時間t1と差Δｔ（第14図参
照）よりも大きく（td＞Δｔ）、例えば50n secに設定
する。また、ゲートパルスの幅twは、試料反射波の干渉
部からはみ出さないように、バースト波時間幅tBおよび
ゲートパルス遅延時間tdに対して、tw＜tB−tdとなるよ
うに設定する。
延時間tdは、ゲートパルスが遅延線16の出力に対してそ
の試料反射波の干渉部に位置する時間で、上述した直接
反射波V2が音響レンズ部に達する時間t2と漏洩表面波の
波V1が音響レンズ部に達する時間t1と差Δｔ（第14図参
照）よりも大きく（td＞Δｔ）、例えば50n secに設定
する。また、ゲートパルスの幅twは、試料反射波の干渉
部からはみ出さないように、バースト波時間幅tBおよび
ゲートパルス遅延時間tdに対して、tw＜tB−tdとなるよ
うに設定する。
なお、上記の時間差Δｔは以下のようにして求めるこ
とができる。第３図は音響レンズ３のレンズ部3aを、第
４図は音響レンズ３を試料３に近づけたときの状態をそ
れぞれ示すものである。音響レンズ３のレンズ部3aの半
径をｒとし、試料６に超音波が入射するときのレイリ波
臨界角をθＲとする、第３図に示すα，βとθＲとの間
には次の関係が成り立つ。
とができる。第３図は音響レンズ３のレンズ部3aを、第
４図は音響レンズ３を試料３に近づけたときの状態をそ
れぞれ示すものである。音響レンズ３のレンズ部3aの半
径をｒとし、試料６に超音波が入射するときのレイリ波
臨界角をθＲとする、第３図に示すα，βとθＲとの間
には次の関係が成り立つ。
θＲ＝α−β ……（１） また、音響レンズ３の音速をVS,水５の音速をVLとす
ると、スネルの法則により が成り立ち、（１）および（２）式によりθＲの関係式
は となる。
ると、スネルの法則により が成り立ち、（１）および（２）式によりθＲの関係式
は となる。
一方、レイリ波臨界角θＲは、表面波の音速をVRとし
て、 となる。
て、 となる。
また、第４図において、音響レンズ３の焦点を試料表
面6aに置いたとき（Ｚ＝０）から、音響レンズ３を試料
６に距離Ｚだけ移動したときの試料表面波による波の時
間t1と直接反射波の時間t2との差Δｔは次式で表わされ
る。
面6aに置いたとき（Ｚ＝０）から、音響レンズ３を試料
６に距離Ｚだけ移動したときの試料表面波による波の時
間t1と直接反射波の時間t2との差Δｔは次式で表わされ
る。
したがって、表面波音速VRが既知であるならば、先ず
（４）式にしてθＲを求め、次にこのθＲを（３）式に
代入してαを求め、その後これらθＲおよびαを（５）
式に代入することによりずれ時間Δｔを求めることがで
きる。なお、レンズ部3aに圧電トランジューサ２を設け
た凹面トランジューサの場合には、（５）式において2r
/VS （１−cos α）の項を除けばよい。
（４）式にしてθＲを求め、次にこのθＲを（３）式に
代入してαを求め、その後これらθＲおよびαを（５）
式に代入することによりずれ時間Δｔを求めることがで
きる。なお、レンズ部3aに圧電トランジューサ２を設け
た凹面トランジューサの場合には、（５）式において2r
/VS （１−cos α）の項を除けばよい。
数値例として、レンズ半径ｒ＝0.5mm、水５の音速VL
＝1500m/sec、音響レンズ３の音速VS＝11000m/secとし
て、音響レンズ３の焦点を試料表面6aに置いたとき（Ｚ
＝０μｍ）から、音響レンズ３を試料６にＺ＝200μｍ
近づけた場合、 表面波音速VR＝3000m/secのとき、Δｔ＝35.9n sec 表面波音波VR＝5000m/secのとき、Δｔ＝12.3n sec となる。
＝1500m/sec、音響レンズ３の音速VS＝11000m/secとし
て、音響レンズ３の焦点を試料表面6aに置いたとき（Ｚ
＝０μｍ）から、音響レンズ３を試料６にＺ＝200μｍ
近づけた場合、 表面波音速VR＝3000m/secのとき、Δｔ＝35.9n sec 表面波音波VR＝5000m/secのとき、Δｔ＝12.3n sec となる。
第１図において、検波ドライブ部20に供給された干渉
部を含む試料反射波は、該検波ドライブ部20において増
幅した後検波部21で検波して第２図Ｈに示すような検波
出力を得、これをビデオ処理部11に供給して第11図にお
けると同様の画像プロセスによってTVモニタ14にV(z)曲
線を映出させる。
部を含む試料反射波は、該検波ドライブ部20において増
幅した後検波部21で検波して第２図Ｈに示すような検波
出力を得、これをビデオ処理部11に供給して第11図にお
けると同様の画像プロセスによってTVモニタ14にV(z)曲
線を映出させる。
この実施例によれば、検波部21から得られる検波出力
が、試料６の直接反射波V2と漏洩表面波の波V1との干渉
波の強度情報を有するので、V(z)特性の干渉性のよい画
像を得ることができると共に、このV(z)特性に基づいて
試料６を水平面内で走査することにより、V(z)特性を生
かしたコントラストの高い画像を得ることができる。
が、試料６の直接反射波V2と漏洩表面波の波V1との干渉
波の強度情報を有するので、V(z)特性の干渉性のよい画
像を得ることができると共に、このV(z)特性に基づいて
試料６を水平面内で走査することにより、V(z)特性を生
かしたコントラストの高い画像を得ることができる。
第５図はこの発明の第２実施例の要部を示すものであ
る。この実施例は、第１図において破線で囲った部分の
回路を第５図に示すように変えたものである。すなわ
ち、遅延線16からの信号を検波ドライブ部20に供給して
増幅した後、検波部23で包絡線検波してサンプリングホ
ールド部24に供給する。ここで、検波ドライブ部20に供
給される信号は、遅延線16により遅延されている以外は
ゲート部８に供給される信号と同様で、第６図Ａに示す
ようになる。
る。この実施例は、第１図において破線で囲った部分の
回路を第５図に示すように変えたものである。すなわ
ち、遅延線16からの信号を検波ドライブ部20に供給して
増幅した後、検波部23で包絡線検波してサンプリングホ
ールド部24に供給する。ここで、検波ドライブ部20に供
給される信号は、遅延線16により遅延されている以外は
ゲート部８に供給される信号と同様で、第６図Ａに示す
ようになる。
一方、ゲート部８において制御部からの第６図Ｂに示
すゲートコントロールパルスによって抽出された第６図
Ｃに示すような干渉部を有する試料反射波を、検波部10
において第６図Ｄに示すようにピークを検波し、この検
波出力をトリガ検出部18に供給して、第６図Ｅに示すよ
うに検波出力の例えば立ち上がりに同期したトリガ検出
出力を得、これをサンプリングパルスコントロール部22
に供給する。サンプリングパルスコントロール部22で
は、トリガから時間tdだけ遅延させて第６図Ｆに示すよ
うなサンプリングパルスを生成し、これをサンプリング
・ホールド部24に供給して検波部23の第６図Ｇに示すよ
うな検波出力をサンプリングしてホールドして第６図Ｈ
に示す信号を得、これをビデオ処理部11に供給して第11
図におけると同様の画像プロセスによってTVモニタ14に
V(z)曲線を映出させる。なお、第６図Ｆに示すサンプリ
ングパルスにおける遅延時間tdは、第１実施例と同様
で、サンプリングパルスを試料反射波の干渉部に位置さ
せるためのものである。
すゲートコントロールパルスによって抽出された第６図
Ｃに示すような干渉部を有する試料反射波を、検波部10
において第６図Ｄに示すようにピークを検波し、この検
波出力をトリガ検出部18に供給して、第６図Ｅに示すよ
うに検波出力の例えば立ち上がりに同期したトリガ検出
出力を得、これをサンプリングパルスコントロール部22
に供給する。サンプリングパルスコントロール部22で
は、トリガから時間tdだけ遅延させて第６図Ｆに示すよ
うなサンプリングパルスを生成し、これをサンプリング
・ホールド部24に供給して検波部23の第６図Ｇに示すよ
うな検波出力をサンプリングしてホールドして第６図Ｈ
に示す信号を得、これをビデオ処理部11に供給して第11
図におけると同様の画像プロセスによってTVモニタ14に
V(z)曲線を映出させる。なお、第６図Ｆに示すサンプリ
ングパルスにおける遅延時間tdは、第１実施例と同様
で、サンプリングパルスを試料反射波の干渉部に位置さ
せるためのものである。
したがって、この実施例においても、サンプリング・
ホールド部24から得られる信号は、干渉波の強度情報を
もっているので、第１実施例と同様にV(z)特性の干渉性
のよい画像を得ることができると共に、このV(z)特性を
生したコントラストの高い画像を得ることができる。
ホールド部24から得られる信号は、干渉波の強度情報を
もっているので、第１実施例と同様にV(z)特性の干渉性
のよい画像を得ることができると共に、このV(z)特性を
生したコントラストの高い画像を得ることができる。
本発明者は、信号抽出のタイミングを上述したような
試料反射波の先頭部ではなく、超音波の送信タイミング
に同期して試料反射波の干渉部のみを抽出するようにし
たものも開発している。その一開発例においては、第11
図に示す構成において制御部９により高周波送信部１か
ら送信する超高周波バースト波を十分長くして、音響レ
ンズ３で受波した試料反射波の干渉部の一部に常にゲー
トがかかるように、送信タイミングから一定のタイミン
グでゲート部８をオープンするようにする。この場合の
タイミングチャートを第７図Ａ〜Ｇに示す。バースト波
を長くすると、高周波増幅部７には第７図Ａに示すよう
な信号が入力される。ここで、符号イ，ロ，ハおよびニ
はバースト波が長くなっている以外は第２図Ａと同様で
ある。なお、バースト波は試料反射波ハがレンズ内反射
波ロおよびニに重ならない程度に長くする。これらの信
号は、高周波増幅部７で増幅されてゲート部８に入力さ
れる。このゲート部８に入力される試料反射波ハを、第
７図B,CおよびＤに示す。なお、第７図Ｂは音響レンズ
３の焦点が試料表面6aにある（Ｚ＝０μｍ）ときの試料
表面波を、第７図Ｃは音響レンズ３をＺ＝０μｍから試
料表面6aに50μｍ（Ｚ＝−50μｍ）近づけたときの試料
表面波を、また第７図Ｄは更に50μｍ（Ｚ＝−100μ
ｍ）近づけたときの試料表面波をそれぞれ示す。
試料反射波の先頭部ではなく、超音波の送信タイミング
に同期して試料反射波の干渉部のみを抽出するようにし
たものも開発している。その一開発例においては、第11
図に示す構成において制御部９により高周波送信部１か
ら送信する超高周波バースト波を十分長くして、音響レ
ンズ３で受波した試料反射波の干渉部の一部に常にゲー
トがかかるように、送信タイミングから一定のタイミン
グでゲート部８をオープンするようにする。この場合の
タイミングチャートを第７図Ａ〜Ｇに示す。バースト波
を長くすると、高周波増幅部７には第７図Ａに示すよう
な信号が入力される。ここで、符号イ，ロ，ハおよびニ
はバースト波が長くなっている以外は第２図Ａと同様で
ある。なお、バースト波は試料反射波ハがレンズ内反射
波ロおよびニに重ならない程度に長くする。これらの信
号は、高周波増幅部７で増幅されてゲート部８に入力さ
れる。このゲート部８に入力される試料反射波ハを、第
７図B,CおよびＤに示す。なお、第７図Ｂは音響レンズ
３の焦点が試料表面6aにある（Ｚ＝０μｍ）ときの試料
表面波を、第７図Ｃは音響レンズ３をＺ＝０μｍから試
料表面6aに50μｍ（Ｚ＝−50μｍ）近づけたときの試料
表面波を、また第７図Ｄは更に50μｍ（Ｚ＝−100μ
ｍ）近づけたときの試料表面波をそれぞれ示す。
一方、ゲート部８には第７図ＣおよびＤのように試料
６と音響レンズ３との距離を変えても試料反射波の干渉
部の信号を抽出できるように、かつ第７図Ｂのように試
料表面6aに焦点があるときにも試料反射波を抽出でき、
通常の焦点合わせができるように、第７図Ｅに示すよう
に送信タイミングから一定時間tg後に一定のゲート幅tw
を有するゲートパルスを制御部９から供給し、これによ
り抽出した第７図Ｆに示す信号を検波部10で検波して第
７図Ｇに示すような検波出力を得、これを同様に処理し
てV(z)曲線を表示させるようにする。
６と音響レンズ３との距離を変えても試料反射波の干渉
部の信号を抽出できるように、かつ第７図Ｂのように試
料表面6aに焦点があるときにも試料反射波を抽出でき、
通常の焦点合わせができるように、第７図Ｅに示すよう
に送信タイミングから一定時間tg後に一定のゲート幅tw
を有するゲートパルスを制御部９から供給し、これによ
り抽出した第７図Ｆに示す信号を検波部10で検波して第
７図Ｇに示すような検波出力を得、これを同様に処理し
てV(z)曲線を表示させるようにする。
このように構成することにより、上述した実施例と同
様に、本来のV(z)特性を得ることができる。
様に、本来のV(z)特性を得ることができる。
第８図は、他の開発例の要部の構成を示すものであ
る。この開発例は、高周波増幅部７の出力をゲート部を
介することなく検波部10に供給して包絡線検波し、その
検波出力をサンプリング・ホールド部25に供給して制御
部９からのサンプリングパルスによりサンプリング・ホ
ールドし、そのホールドした信号をビデオ信号11に供給
するようにしたもので、その他の構成は第７図で説明し
た開発例と同様である。すなわち、この開発例では第９
図Ａに示すように、試料反射波ハがレンズ内反射波ロお
よびニに重ならないように第７図Ａと同様にバースト波
を長くし、これらの信号を検波部10において包絡線検波
する。包絡線検波した試料反射波の検波出力を第９図B,
CおよびＤに示す。ここで、第９図Ｂは音響レンズ３の
焦点が試料表面6aにある（Ｚ＝０μｍ）のときの検波出
力を、第９図Ｃは音響レンズ３をＺ＝０μｍから試料表
面6aに50μｍ（Ｚ＝−50μｍ）近づけたときの検波出力
を、また第９図Ｄは更に50μｍ（Ｚ＝−100μｍ）近づ
けたときの検波出力をそれぞれ示す。
る。この開発例は、高周波増幅部７の出力をゲート部を
介することなく検波部10に供給して包絡線検波し、その
検波出力をサンプリング・ホールド部25に供給して制御
部９からのサンプリングパルスによりサンプリング・ホ
ールドし、そのホールドした信号をビデオ信号11に供給
するようにしたもので、その他の構成は第７図で説明し
た開発例と同様である。すなわち、この開発例では第９
図Ａに示すように、試料反射波ハがレンズ内反射波ロお
よびニに重ならないように第７図Ａと同様にバースト波
を長くし、これらの信号を検波部10において包絡線検波
する。包絡線検波した試料反射波の検波出力を第９図B,
CおよびＤに示す。ここで、第９図Ｂは音響レンズ３の
焦点が試料表面6aにある（Ｚ＝０μｍ）のときの検波出
力を、第９図Ｃは音響レンズ３をＺ＝０μｍから試料表
面6aに50μｍ（Ｚ＝−50μｍ）近づけたときの検波出力
を、また第９図Ｄは更に50μｍ（Ｚ＝−100μｍ）近づ
けたときの検波出力をそれぞれ示す。
一方、サンプリング・ホールド部25には、先の開発例
と同様に、第９図Ｃ及びＤのように試料６と音響レンズ
３との距離を変えても試料反射波の干渉部の検波出力に
サンプリング点が合うように、かつ第９図Ｂに示すＺ＝
０μｍのときの試料反射波の検波出力にサンプリング点
が合うように、第９図Ｅに示すように送信タンミングか
ら一定時間ts後に制御部９からサンプリングパルスを供
給し、これにより第９図Ｆに示すように検波出力をサン
プリング・ホールドしてビデオ処理部11に供給し同様に
処理する。
と同様に、第９図Ｃ及びＤのように試料６と音響レンズ
３との距離を変えても試料反射波の干渉部の検波出力に
サンプリング点が合うように、かつ第９図Ｂに示すＺ＝
０μｍのときの試料反射波の検波出力にサンプリング点
が合うように、第９図Ｅに示すように送信タンミングか
ら一定時間ts後に制御部９からサンプリングパルスを供
給し、これにより第９図Ｆに示すように検波出力をサン
プリング・ホールドしてビデオ処理部11に供給し同様に
処理する。
このように構成することにより、上述した実施例と同
様に、本来のV(z)特性を得ることができる。
様に、本来のV(z)特性を得ることができる。
以上、第1,第２実施例および本発明者による開発例に
よれば、試料６の漏洩表面波の影響によるV(z)特性のピ
ークカーブ、デップカーブを正しくかつ容易に検出する
ことができ、従来にない精密なV(z)特性を得ることがで
きる。したがって、このV(z)特性に基づいて試料６を水
平面内でXY走査して画像を形成すれば、例えばフェライ
ト等の異方性粒界や薄膜のウェハー等、また物質の弾性
率の微妙な差等を従来にない極めて高いコントラストで
映出することができ、V(z)特性を十分生かすことができ
る。
よれば、試料６の漏洩表面波の影響によるV(z)特性のピ
ークカーブ、デップカーブを正しくかつ容易に検出する
ことができ、従来にない精密なV(z)特性を得ることがで
きる。したがって、このV(z)特性に基づいて試料６を水
平面内でXY走査して画像を形成すれば、例えばフェライ
ト等の異方性粒界や薄膜のウェハー等、また物質の弾性
率の微妙な差等を従来にない極めて高いコントラストで
映出することができ、V(z)特性を十分生かすことができ
る。
なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変形または変更が可能である。例え
ば第１実施例においては、遅延線16により検波部10、ト
リガ検出部18、ゲートパルスコントロール部19等による
信号の遅延時間を調整して試料反射波の干渉部を確実に
抽出するようにしたが、時間調整の必要性がない位に遅
延時間が短い場合には遅延線16を省略することができ
る。また、第１実施例においてはサーキュレータ２の出
力を高周波増幅部15および遅延線16を経てゲート部17に
供給するようにしたが、高周波増幅部７あるいはゲート
部８の出力を直接あるいは遅延線16を介してゲート部17
に供給するようにしてもよい。更に、第２実施例におい
ても第１実施例と同様に遅延線16を省略することができ
る。また、この第２実施例においては検波部10において
包絡線検波することにより、第10図に示すように高周波
増幅部15、遅延線16、検波ドライブ部20および検波部23
を取り除き、検波出力をサンプリングパルスコントロー
ル部22からのサンプリングパルスによってサンプリング
してホールドするようにすることもできる。更にまた、
上述した本発明者による開発例においては、ゲートコン
トロールパルスおよびサンプリングパルスの発生タイミ
ングをレンズ内第１反射波ロを基準に設定することもで
きる。
のではなく、幾多の変形または変更が可能である。例え
ば第１実施例においては、遅延線16により検波部10、ト
リガ検出部18、ゲートパルスコントロール部19等による
信号の遅延時間を調整して試料反射波の干渉部を確実に
抽出するようにしたが、時間調整の必要性がない位に遅
延時間が短い場合には遅延線16を省略することができ
る。また、第１実施例においてはサーキュレータ２の出
力を高周波増幅部15および遅延線16を経てゲート部17に
供給するようにしたが、高周波増幅部７あるいはゲート
部８の出力を直接あるいは遅延線16を介してゲート部17
に供給するようにしてもよい。更に、第２実施例におい
ても第１実施例と同様に遅延線16を省略することができ
る。また、この第２実施例においては検波部10において
包絡線検波することにより、第10図に示すように高周波
増幅部15、遅延線16、検波ドライブ部20および検波部23
を取り除き、検波出力をサンプリングパルスコントロー
ル部22からのサンプリングパルスによってサンプリング
してホールドするようにすることもできる。更にまた、
上述した本発明者による開発例においては、ゲートコン
トロールパルスおよびサンプリングパルスの発生タイミ
ングをレンズ内第１反射波ロを基準に設定することもで
きる。
以上述べたように、この発明によれば試料の漏洩表面
波の影響による正確なV(z)特性を得ることができる。し
たがって、このV(z)特性に基づいて試料を水平面内で走
査することによりコントラストの高い画像を得ることが
でき、V(z)特性を十分生かすことができる。
波の影響による正確なV(z)特性を得ることができる。し
たがって、このV(z)特性に基づいて試料を水平面内で走
査することによりコントラストの高い画像を得ることが
でき、V(z)特性を十分生かすことができる。
第１図はこの発明の第１実施例を示すブロック図、 第２図Ａ〜Ｈはその動作を説明するための各部の信号波
形図、 第３図および第４図は第１実施例における時間差Δｔを
求める際の説明図、 第５図はこの発明の第２実施例の要部を示すブロック
図、 第６図Ａ〜Ｈはその動作を説明するための各部の信号波
形図、 第７図Ａ〜Ｇは本発明者による一開発例における各部の
動作を説明するための信号波形図、 第８図は本発明者による他の開発例の要部を示すブロッ
ク図、 第９図Ａ〜Ｆはその動作を説明するための各部の信号波
形図、 第10図はこの発明の変形例の要部を示すブロック図、 第11図、第12図、第13図および第14図Ａ〜Ｋは従来の技
術を説明するための図である。 １……高周波送信部、２……サーキュレータ ３……音響レンズ、3a……レンズ部 ４……圧電トランスジューサ ５……水、６……試料 6a……試料表面、７……高周波増幅部 ８……ゲート部、９……制御部 10……検波部、11……ビデオ処理部 12……画像メモリ部、13……走査部 14……TVモニタ、15……高周波増幅部 16……遅延線、17……ゲート部 18……トリガ検出部 19……ゲートパルスコントロール部 20……検波ドライブ部、21……検波部 22……サンプリングパルスコントロール部 23……検波部 24,25……サンプリング・ホールド部
形図、 第３図および第４図は第１実施例における時間差Δｔを
求める際の説明図、 第５図はこの発明の第２実施例の要部を示すブロック
図、 第６図Ａ〜Ｈはその動作を説明するための各部の信号波
形図、 第７図Ａ〜Ｇは本発明者による一開発例における各部の
動作を説明するための信号波形図、 第８図は本発明者による他の開発例の要部を示すブロッ
ク図、 第９図Ａ〜Ｆはその動作を説明するための各部の信号波
形図、 第10図はこの発明の変形例の要部を示すブロック図、 第11図、第12図、第13図および第14図Ａ〜Ｋは従来の技
術を説明するための図である。 １……高周波送信部、２……サーキュレータ ３……音響レンズ、3a……レンズ部 ４……圧電トランスジューサ ５……水、６……試料 6a……試料表面、７……高周波増幅部 ８……ゲート部、９……制御部 10……検波部、11……ビデオ処理部 12……画像メモリ部、13……走査部 14……TVモニタ、15……高周波増幅部 16……遅延線、17……ゲート部 18……トリガ検出部 19……ゲートパルスコントロール部 20……検波ドライブ部、21……検波部 22……サンプリングパルスコントロール部 23……検波部 24,25……サンプリング・ホールド部
Claims (3)
- 【請求項１】超音波収束手段と試料との間の距離を変化
させながら、超高周波バースト波発生手段からのバース
ト波を超音波に変換して試料に収束して投射し、その試
料での超音波の反射波を電気信号に変換して得られる試
料反射信号に基づいてV(z)特性を得るようにした超音波
顕微鏡において、 前記試料からの反射波のうち、試料表面からの直接反射
波と試料表面の漏洩表面波による波との干渉波部分のみ
を検出するように、前記試料反射信号の先頭部に同期し
たタイミングで、該試料反射信号の一部分を抽出する信
号抽出手段を設けたことを特徴とする超音波顕微鏡。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の超音波顕微鏡
において、 前記信号抽出手段は、前記試料反射信号から所望の部分
を切り出すゲート手段と、前記試料反射信号の先頭部に
同期して、前記ゲート手段での切り出しタイミングを決
定するゲートパルスを生成する手段とを有することを特
徴とする超音波顕微鏡。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の超音波顕微鏡
において、 前記信号抽出手段は、前記試料反射信号を包絡線検波す
る検波手段と、その検波信号を前記試料反射信号の先頭
部に同期したサンプリングパルスによりサンプリングす
る手段を有することを特徴とする超音波顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62330290A JP2634831B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62330290A JP2634831B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 超音波顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172748A JPH01172748A (ja) | 1989-07-07 |
| JP2634831B2 true JP2634831B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=18230998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62330290A Expired - Lifetime JP2634831B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2634831B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5866356U (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-06 | 株式会社日立製作所 | 超音波顕微鏡 |
| JPS59206758A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-22 | Noritoshi Nakabachi | 超音波顕微鏡装置 |
| JPS6120857A (ja) * | 1984-07-08 | 1986-01-29 | Noritoshi Nakabachi | 表面超音波干渉顕微鏡 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62330290A patent/JP2634831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01172748A (ja) | 1989-07-07 |
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